DE102011004911A1

DE102011004911A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines bürstenlosen Motors

Info

Publication number: DE102011004911A1
Application number: DE201110004911
Authority: DE
Inventors: Christian Gunselmann
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2011-03-01
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-09-06

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors, dessen Wicklungen von einem Wechselrichter angesteuert werden, wobei eine Einheit zur Spannungsmessung und/oder zur Strommessung an den Ausgängen des Wechselrichters und ein Mikrocontroller zur Erzeugung einer pulsweitenmodulierten Spannungsversorgung der Wicklungen vorgesehen ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors. Ein erhöhter Widerstand in einer Wicklung führt in elektrischen Lenksystemen zu einem sehr gefährlichen Zustand für den Fahrzeugführer. Das Lenkrad ruckelt stark, was vom Fahrer als ein Blockieren der Lenkung wahrgenommen wird. Das Fahrzeug ist nicht mehr lenkbar. Die Erkennung solcher Fehler ist daher von großer Bedeutung für die Entwicklung elektrischer Lenkungen. Es ist daher erfindungsgemäß vorgesehen, dass für jede Wicklung (U, V, W) eine Messung des Stromverlaufs (IU, IV, IW) in den Wicklungen (U, V, W) vorgenommen wird oder dass aus einer Messung der an den Wicklungen (U, V, W) anliegenden Spannungswerte (PWMU, PWMV, PWMW) eine Berechnung des Stromverlaufs (IU, IV, IW) in den Wicklungen (U, V, W) durchgeführt wird und dass die gemessenen oder berechneten Stromverläufe (IU, IV, IW) dahingehend untersucht werden, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand erkannt wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors, dessen Wicklungen von einem Wechselrichter angesteuert werden, wobei eine Einheit zur Spannungsmessung und/oder zur Strommessung an den Ausgängen des Wechselrichters und ein Mikrocontroller zur Erzeugung einer pulsweitenmodulierten Spannungsversorgung der Wicklungen vorgesehen ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors.
Die vollständige Unterbrechung einer Motorphase durch den Bruch einer Windung oder auch ein erhöhter Widerstand in einer Windung führt in elektrischen Lenksystemen zu einem sehr gefährlichen Zustand für den Fahrzeugführer. Das Lenkrad ruckelt stark, was vom Fahrer als ein Blockieren der Lenkung wahrgenommen wird. Das Fahrzeug ist nicht mehr lenkbar. Die Erkennung solcher Fehler ist daher von großer Bedeutung für die Entwicklung elektrischer Lenkungen.
Bei elektrischen Lenkungen ist ein Algorithmus bekannt, der eine vollständige Unterbrechung einer Motorphase wie etwa den Bruch einer Windung erkennen kann. Dieser Algorithmus wird auch ”Open-Winding-Detection” genannt und aus der DE 10 2010 000 852 A1 bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren wird der Defekt lokalisiert und die Art des Defekts ermittelt, indem alle drei Wicklungen angesteuert werden und an allen Wicklungen Spannungsmessungen durchgeführt werden.
Neben dem Bruch einer Windung sind auch andere Fehler möglich. Einen Fehler bildet ein Anstieg des Innen-Widerstands eines Schalttransistors oder der Anstieg des Übergangswiderstands eines Kontaktsteckers, beispielsweise durch Korrosion. Diese Fehler können mit dem vorbekannten Verfahren nicht erkannt werden.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren darzustellen, mit dem außer dem Bruch einer Windung auch weitere Fehlerbilder zuverlässig ermittelt werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Dabei ist vorgesehen, dass für jede Wicklung eine Messung des Stromverlaufs in den Wicklungen vorgenommen wird oder dass aus einer Messung der an den Wicklungen anliegenden Spannungswerte eine Berechnung des Stromverlaufs in den Wicklungen durchgeführt wird und dass die gemessenen oder berechneten Stromverläufe dahingehend untersucht werden, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand erkannt wird.
Dabei wird ein erhöhter ohmscher Widerstand in einer Wicklung erkannt wird, wenn die Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe der anderen beiden Wicklungen zusammenfallen. Außerdem wird ein erhöhter ohmscher Widerstand in einer Wicklung erkannt, wenn der dieser Wicklung zugeordnete Stromverlauf eine geringere Amplitude als die Amplituden der Stromverläufe der anderen beiden Wicklungen aufweist.
Eine vollständige Unterbrechung der Wicklung wird dann erkannt, wenn der in dieser Wicklung gemessene oder berechnete Stromverlauf gleich Null ist und wenn die Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe der anderen beiden Wicklungen nahezu zusammenfallen.
Das Verfahren zeichnet sich insbesondere durch die folgenden Schritte aus:

– Erfassen der Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe;
– Berechnen der Phasenverschiebung von zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen;
– Prüfen, ob die Differenz von zwei aufeinanderfolgenden Phasenverschiebungen im Wesentlichen +60° oder –60° beträgt;
– Prüfen, ob eine Phasenverschiebung positiv und die darauffolgende Phasenverschiebung negativ ist;
– Prüfen, ob die Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe zeitgleich auftreten;
– Bestimmen der Amplitude der gemessenen oder berechneten Stromverläufe;
– Festlegen eines Amplitudenschwellwertes;
– Prüfen, ob der Wert einer Amplitude unterhalb des Amplitudenschwellwerts liegt und
– Erkennen eines erhöhten ohmschen Widerstands, der einer Wicklung zuzuordnen ist.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vor der Erkennung eines erhöhten ohmschen Widerstands in einer Wicklung ein Entprellvorgang der Amplitude durchgeführt wird, wobei der Entprellvorgang vorzugsweise mit Hilfe eines Tiefpaßfilters oder eines Schmitt-Triggers durchgeführt.
Entweder werden die Stromwerte mit Hilfe eines Stromsensors gemessen oder die Stromwerte werden aus einer Messung der an den Wicklungen anliegenden Spannungswerte berechnet, indem die gemessenen Spannungswerte mit vorgegebenen Spannungswerten verglichen werden. Bei der zweiten Methode werden die vorgegebenen Spannungswerte einem Spannungsmodell für einen bürstenlosen Elektromotor entnommen.
Die vorliegende Erfindung wird auch durch eine Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs gelöst.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Prinzipdarstellung der Wicklungen eines bürstenlosen Elektromotors und eines Wechselrichters an der das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann;
2a, b, c verschiedene Diagramme des zeitlich veränderbaren Stromflusses in den Wicklungen des Elektromotors;
3 ein Zusammenhang des Stromflusses gegenüber einem Spannungsverhältnis in den Wicklungen und
4a, b eine 2a, b entsprechende Darstellung.
In 1 ist schematisch ein bürstenloser Elektromotor 1 dargestellt, dessen Wicklungen U, V, W von einem Wechselrichter 2 angesteuert werden. Zu diesem Zweck weist. der Wechselrichter 2 sechs Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16 auf, wobei die in 1 oberen Schalter 11, 12, 13 der positiven Versorgungsspannung und die in 1 unteren Schalter 14, 15, 16 der negativen Versorgungsspannung zugeordnet sind. So versorgen beispielsweise die Schalter 11 und 14 die Wicklung V mit einer geeigneten Versorgungsspannung. Wie 1 weiter entnehmbar ist, befinden sich zwischen den Schaltern 11, 12, 13, die der positiven Versorgungsspannung zugeordnet sind, und den Schaltern 14, 15, 16, die der negativen Versorgungsspannung zugeordnet sind, Abgreifpunkte 17, 18, 19, an denen die an den Wicklungen U, V, W anliegende Spannung abgegriffen wird und einer Einheit B zur Spannungsmessung zugeführt wird. Die Messergebnisse der Einheit B zur Spannungsmessung werden einem Mikrocontroller C zugeführt, der einerseits die Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16 steuert und andererseits die von der Spannungsmessungseinheit B erzeugten Informationen auswertet. Außerdem ist eine Erkennungseinheit A zum Erkennen von defekten Schaltern 11, 12, 13, 14, 15, 16 vorgesehen. Die von der Erkennungseinheit A erzeugten Informationen werden ebenfalls dem Mikrocontroller C zur Auswertung zugeführt.
In einer Ausführungsform in der Praxis werden die Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16 durch Halbleiterschalter bzw. Transistoren oder MOSFETs gebildet. Die Erkennungseinheit A ist in der Praxis als Brückentreiber ausgebildet und legt an die als Transistoren ausgebildeten Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16 eine Spannung an und kontrolliert, ob die Schalterstellung des Transistors wechselt. Die Einheit B zur Spannungsmessung an den Abgreifpunkten 17, 18, 19 ist in der Praxis als Spannungsteiler ausgebildet und ermittelt das Tastverhältnis einer pulsweitenmodulierten Spannung. Das Tastverhältnis entspricht dabei dem Quotienten aus Impulsdauer und Periodendauer. Die an den Wicklungen U, V, W anliegenden Spannungswerte PWM_U, PWM_V, PWM_W werden auf diese Weise vom Mikrocontroller C ermittelt.
Besonders in sicherheitsrelevanten Anwendungen ist es wichtig, nicht nur den Bruch einer Windung U, V, W sicher zu erkennen, sondern auch einen erhöhter Widerstand, der einer Windung U, V, W zuzuordnen ist. Ein erhöhter Widerstand in einer Windung U, V, W kann auch von einem Anstieg des Transistorwiderstands eines Schalters 11, 12, 13, 14, 15, 16 oder von einem Anstieg des Übergangswiderstands eines Kontaktsteckers, der beispielsweise durch Korrosion hervorgerufen werden kann, herrühren. Der einer Windung U, V, W zuzuordnende, erhöhte Widerstand kann bei einem elektrischen Lenksystem zu einer gefährlichen Zustand für den Fahrzeugführer führen. Das Lenkrad vibriert und lässt sich deutlich schlechter drehen, wodurch der Fahrzeugführer im schlimmsten Fall auf eine blockierte Lenkanlage schließt und das Lenken vollständig einstellt. Es muss daher sehr schnell der Defekt lokalisiert werden, um den Elektromotor 1 in einem Notbetrieb weiter zu betreiben oder sofort abzuschalten.
2a zeigt den Stromfluss I_U, I_V, I_W in den Windungen U, V, W als Funktion der Zeit. Der in der Windung U fließende Strom I_U ist dabei als durchgezogene Linie dargestellt, während der in der Windung V fließende Strom I_V gestrichelt und der in der Windung U fließende Strom I_U strichpunktiert dargestellt ist. In 2a ist der zeitliche Verlauf des Stromfluss I_U, I_V, I_W in den Windungen U, V, W im Normalzustand dargestellt, d. h. keine Windung U, V, W weist einen erhöhten Widerstand auf oder ist gebrochen. Dagegen ist in 2b ein Zustand dargestellt, bei dem in der Windung W ein erhöhter Widerstand auftritt. Dies ist im Wesentlichen dadurch erkennbar, dass die Amplitude A_W des Stromflusses I_W durch die Windung W nicht den Wert der Amplituden A_U, A_V des Stromflusses I_U, I_V durch die Windungen U, V erreicht. In 2c ist der Fall dargestellt, dass die Windung W gebrochen ist oder einer der Schalter 12, 15 nicht-leitend defekt ist. Wie 2c entnehmbar ist, ist kein Stromfluss I_W erkennbar.
Die grundlegende Idee des hier beschriebenen Verfahrens ist es, sich die anhand der 2a bis c erläuterten Erkenntnisse zunutze zu machen. Dabei kann der Stromfluss I_U, I_V, I_W in den Windungen U, V, W mit Hilfe eines nicht dargestellten Stromsensors ermittelt werden. Allerdings wird aus Kostengründen auf einen derartigen Stromsensor häufig verzichtet. Das hier vorgestellte Verfahren bezieht sich also im Wesentlichen darauf, allein aus den zur Verfügung stehenden Spannungswerten PWM_U, PWM_V, PWM_W den Stromfluss I_U, I_V, I_W in den Windungen U, V, W zu berechnen und einen erhöhten Widerstand in einer der Wicklungen U, V, W festzustellen. Der Vorteil, auf eine direkte Strommessung zu verzichten liegt darin, dass der Stromsensor eingespart werden kann. Eine Einheit B zur Spannungsmessung ist in der Regel ohnehin vorhanden und kann zur Durchführung des nachfolgend beschriebenen Verfahrens verwendet werden.
Im Folgenden wird nun näher erläutert, wie aus den gemessenen Spannungswerten PWM_U, PWM_V, PWM_W auf den Stromfluss in den Windungen U, V, W geschlossen werden kann. Wie bereits erwähnt werden vom Mikrocontroller C aus dem ermittelten Tast- oder Puls-Pausen-Verhältnis an den drei Abgreifpunkten 17, 18, 19 die Spannungswerte PWM_U, PWM_V, PWM_W bestimmt. Aus einem Vergleich der gemessenen Spannungswerte PWM_U, PWM_V, PWM_W mit vorgegebenen Soll-Spannungswerten PWM_U-Soll, PWM_V-Soll, PWM_W-Soll kann eine Abweichung berechnet werden, die auch Verzerrung PWM_distortion genannt wird. Diese Verzerrungs-Werte PWM_distortion werden für jede Wicklung U, V, W berechnet und geben Auskunft über die Stromrichtung durch die jeweilige Wicklung U, V, W. Sind die Verzerrungswerte PWM_distortion für eine Wicklung U, V, W positiv, so fließt der Strom I_U, I_V, I_W in den Elektromotor 1 hinein. Ein negativer Verzerrungswert PWM_distortion für eine Wicklung U, V, W bedeutet, dass der Strom I_U, I_V, I_W in dieser Wicklung U, V, W aus dem Elektromotor 1 herausfließt. Ist der Verzerrungswert PWM_distortion für eine Wicklung U, V, W Null, so fließt kein Strom in dieser Wicklung U, V, W.
Der Zusammenhang zwischen dem Stromfluss L_U, I_V, I_W in den Wicklungen. U, V, W und dem aus den gemessenen Spannungswerten PWM_U, PWM_V, PWM_W und aus den vorgegebenen Soll-Spannungswerten PWM_U-Soll, PWM_V-Soll, PWM_W-Soll berechneten Verzerrungswert PWM_distortion ist in 3 dargestellt. Auf der Ordinate ist der Verzerrungswert PWM_distortion und auf der Abszisse der Strom I_U, I_V, I_W dargestellt. Das Verhältnis von Strom I_U, I_V, I_W und dem Verzerrungswert PWM_distortion wird im Wesentlichen durch die eingestellte Totzeit zwischen den der positiven Spannungsversorgung zugeordneten Schaltern 11, 12, 13 und den der negativen Spannungsversorgung zugeordneten Schaltern 14, 15, 16 sowie den Schaltzeiten der Schalter 11, 12, 13, 14, 15, 16 bestimmt.
Der Rotorwinkel des Elektromotors 1 wird über einen Winkelgeber in den Mikrocontroller C eingelesen. Anhand des gemessenen Rotorwinkels und der vorgegebenen Kommutierungsstrategie ist bekannt, wie die Ströme in einem fehlerfreien Motor fließen müssen. Diese Ströme sind dann die berechneten Soll-Ströme I_U-Soll I_V-Soll, I_W-Soll. Durch einen Vergleich der Verzerrungs-Werte PWM_distortion mit den berechneten Soll-Stromwerten I_U-Soll, I_V-Soll, I_W-soll können Abweichungen erkannt werden. Ist beispielsweise der berechnete Soll-Stromwert I_U-Soll, I_V-Soll I_W-Soll für eine der Wicklungen U, V, W größer als 10A, aber der Verzerrungs-Wert PWM_distortion dieser Wicklung ist nahezu Null, dann kann daraus geschlossen werden, dass der Stromfluss in dieser Wicklung nicht möglich ist. Gemäß dem in 3 dargestellten Zusammenhang zwischen Verzerrungswert PWM_distortion und Soll-Stromwert I_U-Soll, I_V-Soll, I_W-soll kann der Verzerrungswert PWM_distortion nicht nahe Null sein, wenn der Soll-Stromwert I_U-Soll, I_V-Soll, I_W-soll größer als 10A ist. Daher wird daraus geschlossen, dass der Stromfluss in der betrachten Wicklung U, V, W nicht möglich ist. Die Ursache kann eine gebrochene Wicklung U, V, W oder ein Wackelkontakt am Stecker zwischen dem Elektromotor 1 und dem Wechselrichter 2. Dieser Fall ist bereits anhand von 2c erläutert worden.
Bei einem weiteren Beispiel ist der berechnete Soll-Stromwert I_U-Soll, I_V-Soll, I_W-soll in einer der Wicklungen U, V, W mehr als 10A und der Verzerrungs-Wert PWM_distortion der betrachteten Wicklung ist größer als Null aber kleiner als erwartet. Aus diesem Vergleich kann geschlossen werden, dass der Stromfluss in der betrachteten Wicklung gehemmt ist. Die Ursache kann ein erhöhter Widerstands eines als Transistor ausgebildeten Schalters 11, 12, 13, 14, 15, 16 sein. Dieser Fall ist auch anhand von 2b beschrieben.
Das Verfahren zur sicheren Erkennung eines erhöhten Widerstands wird nun anhand von 4a und 4b beschrieben, die den zeitlichen Verlauf der Verzerrungswerte PWM_distortion bzw. der daraus abgeleiteten Stromwerte I_U, I_V, I_W darstellen. Dabei zeigt 4a den fehlerfreien Normalzustand. In 4b ist dabei wie in 2b der Fall dargestellt, dass der Wicklung W ein erhöhter Widerstand zuzuordnen ist. Aus 4b ist erkennbar, dass im Fehlerfall die Nulldurchgänge der Verzerrungswerte PWM_distortion (identisch mit den Nulldurchgängen der jeweiligen Phasenströme I_U, I_V, I_W) der intakten Phasen U, V um Δφ = +30° bzw. Δφ = –30° gegenüber den berechneten Nulldurchgängen im Normalzustand in 4a verschoben sind. Der Verzerrungswert PWM_distortion der defekten Wicklung W hat zwar ungefähr die richtige Phasenlage, jedoch eine deutlich kleinere Amplitude A_W als die Amplituden A_V, A_U der intakten Wicklungen U, V. Im Normalzustand beträgt die Winkeldifferenz zwischen zwei Nulldurchgängen Δφ = 60°. Im Fehlerfall findet der Nulldurchgang gleichzeitig statt, sodass die Winkeldifferenz Δφ = 0° beträgt. Gemäß dem beschriebenen Verfahren wird folgender Algorithmus definiert: Zunächst wird bei jedem gemessenen Stromnulldurchgang die Phasenverschiebung Δφ zwischen den berechneten Stromnulldurchgängen und den gemessenen Stromnulldurchgängen ermittelt. Anschließend wird die Differenz von je zwei aufeinanderfolgenden Phasenverschiebungen Δφ berechnet und es wird geprüft, ob die Differenz der Phasenverschiebungen Δφ = +60° oder Δφ = –60° beträgt. Nachfolgend wird geprüft, ob eine Phasenverschiebung Δφ positiv ist und die andere negativ und ob die Nulldurchgänge zeitgleich auftreten. Wenn diese beiden Bedingungen erfüllt sind, dann werden die Amplituden A_U, A_V, A_W der Verzerrungswerte PWM_distortion der Wicklungen U, V, W bestimmt und ein Schwellwert A_Schwelle für die Amplitude A_W des untersuchten Verzerrungswertes PWM_distortion der Wicklung W festgelegt. Anschließend wird überprüft, ob die Amplitude A_U, A_V, A_W des Verzerrungswertes PWM_distortion für eine der Wicklungen U, V, W unterhalb des Schwellwertes A_Schwelle liegt. Bei Unterschreiten des Schwellwerts A_Schwelle ist die Fehlerbedingung für einen erhöhten Widerstand erfüllt und ein erhöhter Widerstand ist erkannt. Vor der Qualifizierung des Fehlers sollte jedoch eine Entprellung stattfinden. Das heißt, vor der Erkennung eines erhöhten ohmschen Widerstands in einer der Wicklungen U, V, W wird ein Entprellvorgang des Amplitudenwerts Au durchgeführt, wobei der Entprellvorgang vorzugsweise mit Hilfe eines Tiefpaßfilters oder eines Schmitt-Triggers durchgeführt wird. Die Schwellwertprüfung wird beim nächsten berechneten Stromnulldurchgang beendet.
Der entscheidende Gedanke des beschriebenen Verfahrens ist die Messung der Phasenverschiebungen Δφ von zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen. Auf diese Weise kann eindeutig erkannt werden, ob der Stromfluss I_U, I_V, I_W in einer Wicklung U, V, W gehemmt ist. Vorteilhaft ist es dabei, auf eine direkte Strommessung zu verzichten und den Stromsensor einzusparen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010000852 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors (1), dessen Wicklungen (U, V, W) von einem Wechselrichter (2) angesteuert werden, wobei eine Einheit (B) zur Spannungsmessung und/oder zur Strommessung an den Ausgängen (17, 18, 19) des Wechselrichters (2) und ein Mikrocontroller (C) zur Erzeugung einer pulsweitenmodulierten Spannungsversorgung (PWM_U, PWM_V, PWM_W) der Wicklungen (U, V, W) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Wicklung (U, V, W) eine Messung des Stromverlaufs (I_U, I_V, I_W) in den Wicklungen (U, V, W) vorgenommen wird oder dass aus einer Messung der an den Wicklungen (U, V, W) anliegenden Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) eine Berechnung des Stromverlaufs (I_U, I_V, I_W) in den Wicklungen (U, V, W) durchgeführt wird und dass die gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_U, I_V, I_W) dahingehend untersucht werden, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand in einer Wicklung (U) erkannt wird, wenn die Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_V, I_W) der anderen beiden Wicklungen (V, W) zusammenfallen.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand in einer Wicklung (U) erkannt wird, wenn der dieser Wicklung (U) zugeordnete Stromverlauf (I_U) eine geringere Amplitude (A_U) als die Amplituden (A_V, A_W) der Stromverläufe (I_V, I_W) der anderen beiden Wicklungen (V, W) aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vollständige Unterbrechung der Wicklung (U) erkannt wird, wenn der in dieser Wicklung (U) gemessene oder berechnete Stromverlauf (I_U) gleich Null ist und wenn die Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_V, I_W) der anderen beiden Wicklungen (V, W) nahezu zusammenfallen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche gekennzeichnet durch die. folgenden Schritte: – Erfassen der Nulldurchgänge (YY) der gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_U, I_V, I_W); – Berechnen der Phasenverschiebung (Δφ) von zwei aufeinanderfolgenden Nulldurchgängen; – Prüfen, ob eine Phasenverschiebung (Δφ) im Wesentlichen +60° oder –60° beträgt; – Prüfen, ob eine Phasenverschiebung (Δφ) positiv und die darauffolgende Phasenverschiebung (Δφ) negativ ist; – Prüfen, ob zwei Nulldurchgänge der gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_U, I_V, I_W) zeitgleich auftreten; – Bestimmen der Amplitude (A_U, A_V, A_W) der gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_U, I_V, I_W); – Festlegen eines Amplitudenschwellwertes (A_Schwelle); – Prüfen, ob der Wert einer Amplitude (A_U, A_V, A_W) unterhalb des Amplitudenschwellwerts (A_Schwelle) liegt und – Erkennen eines erhöhten ohmschen Widerstands in einer Wicklung (U, V, W).
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Erkennung eines erhöhten ohmschen Widerstands in einer Wicklung (U, V, W) ein Entprellvorgang der Amplitude (Au) durchgeführt wird, wobei der Entprellvorgang vorzugsweise mit Hilfe eines Tiefpaßfilters oder eines Schmitt-Triggers durchgeführt wird.
Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwerte (I_U, I_V, I_W) mit Hilfe eines Stromsensors gemessen werden.
Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromwerte (I_U, I_V, I_W) aus einer Messung der an den Wicklungen (U, V, W) anliegenden Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) berechnet werden, indem die gemessenen Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) mit vorgegebenen Spannungswerten (PWM_U-Soll, PWM_V-Soll, PWM_W-Soll) verglichen werden.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebenen Spannungswerte (PWM_U-Soll, PWM_V-Soll, PWM_W-Soll) einem Spannungsmodell für einen bürstenlosen Elektromotor (1) entnehmbar sind.
Vorrichtung zum Betrieb eines bürstenlosen Elektromotors (1), dessen Wicklungen (U, V, W) von einem Wechselrichter (2) angesteuert werden, wobei eine Einheit (B) zur Spannungsmessung und/oder zur Strommessung an den Ausgängen (17, 18, 19) des Wechselrichters (2) und ein Mikrocontroller (C) zur Erzeugung einer pulsweitenmodulierten Spannungsversorgung (PWM_U, PWM_V, PWM_W) der Wicklungen (U, V, W) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, die für jede Wicklung (U, V, W) eine Messung des Stromverlaufs (I_U, I_V, I_W) in den Wicklungen (U, V, W) vornehmen oder die aus einer Messung der an den Wicklungen (U, V, W) anliegenden Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) eine Berechnung des Stromverlaufs (I_U, I_V, I_W) in den Wicklungen (U, V, W) durchführen und dass die gemessenen oder berechneten Stromverläufe (I_U, I_V, I_W) dahingehend untersucht werden, dass ein erhöhter ohmscher Widerstand erkannt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Stromsensor vorgesehen ist, der die Stromwerte (I_U, I_V, I_W) in den Wicklungen (U, V, W) ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit vorgesehen ist, die die Stromwerte (I_U, I_V, I_W) aus einer Messung der an den Wicklungen (U, V, W) anliegenden Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) berechnet, indem die gemessenen Spannungswerte (PWM_U, PWM_V, PWM_W) mit vorgegebenen Spannungswerten (PWM_U-Soll, PWM_V-Soll, PWM_W-Soll) verglichen werden.